Hunter
A világ legkisebb gitárja
Képzeljünk el egy olyan parányi gitárt, melynek húrjait csak lézerrel lehetne pengetni. A Cornell Egyetem fizikusai megalkották a világ legkisebb gitárját, ami szélességét tekintve nem nagyobb, mint egyetlen vörösvérsejt.
Egyes nanotechnikusok már pengetik a parányi húrokat, miközben céljuk sokkal kisebb és olcsóbb elektronikus eszközök létrehozása, melyek nem utolsósorban jóval kevesebb energiát is fogyasztanak. Az eszköz nem igazán gitár, de mivel a kutatók ezeket a rendkívül parányi objektumokat azért készítik, hogy a rezgést és a rezonanciát tanulmányozzák, így kézenfekvő, miért élnek zenei hasonlattal.
Nanogitár egy pásztázó elektronmikroszkóp alatt
"Természetes dolog hogy ilyenkor olyan neveket adunk, melyeknek van zenei kötődésük" - mondta Harold Craighead, az alkalmazott és mérnöki fizika professzora, valamint az egyetem Nanotechnikai Központjának társigazgatója. "Vannak parányi rezgő korongjaink, melyekre gyakran dobokként hivatkozunk. Készítettünk egy rúdsorozatot, melyek egymás mellé helyezve egy hárfára vagy xilofonra hasonlítanak, ezeket így is szoktuk emlegetni."
Az elektronikus áramköröktől átvett technikák alkalmazásával a nanogitár és húrjai szilíciumból készültek. A kutatók egy vákuumkamrában "játszanak" gitárjukon, a pengetőt lézer helyettesíti. Amikor a lézer nekiütközik egy húrnak, az a hő hatására rendkívül magas frekvenciákon kezd rezegni, közel 130 ezerszer, azaz 17 oktávval magasabban, mint egy hagyományos gitár.
"Az úgynevezett húrok szabadon mozognak, két végük le van szorítva" - mondta Craighead. "Ez a pengetés lehetővé teszi, hogy a fénnyel rávilágítsunk a húrra, megváltoztatva hőmérsékletét, és olyan terhelést keltsünk, ami mozgásra készteti a húrt. Egy húr különböző mozgatásával vagy különböző húrok mozgatásával olyan hatást érünk el, mintha gitároznánk."
A nanogitár frekvenciái messze túl magasak az emberi fül számára, az egyetemen azonban elektronikusan le tudják csökkenteni ezeket hallható hanggá. A nanogitár és a többi parányi "hangszer" célja nem a zenei ipar meghódítása, még csak nem is a zenélés, sokkal inkább olyan pici eszközök létrehozása, melyek nagyon magas frekvencián képesek rezegni, egyben olcsóbb elektronikákat és energiamegtakarítást eredményeznek.
Nanoxilofon
"Egyike vívmányainknak, hogy megismertük hogyan tudunk a fénnyel rezgést előidézni" - mondta Craighead. "Ez egy alternatív lehetőséget tesz lehetővé, hogy rengeteg apró vezeték segítsége nélkül is párbeszédet teremtsünk egyes eszközök között. Használhatjuk a fénysugarat egy felület letapogatásához vagy dolgok elindításához és a működés ellenőrzéséhez. Jelenleg megpróbáljuk kiszűrni milyen új lehetőségeket tartogat számunkra ez az optikai megoldás, ha mechanikai eszközökkel lép kölcsönhatásba."
Az ilyen magas frekvenciájú nano-objektumok felhasználhatók lehetnek az elektromos áramkörökben, a parányi rezgő nanorudak pedig felválthatják az oszcilláló kvarckristályokat, melyeket a mobiltelefonokban és más vezeték nélküli eszközökben használnak, hely- és energiamegtakarítást érve el. A gyakorlati alkalmazásokhoz azonban jelentős kutatásokra van még szükség.
"Amikor a dolgok összezsugorodnak mechanikai tulajdonságaik is megváltozhatnak" - magyarázta Craighead. "Erősebbé vagy gyengébbé, illetve merevebbé vagy lágyabbá válhatnak. Ezért ki kell kalkulálnunk, hogyan viselkednek az anyagok, mielőtt az alkalmazások megtervezésére koncentrálnánk."
Egyes nanotechnikusok már pengetik a parányi húrokat, miközben céljuk sokkal kisebb és olcsóbb elektronikus eszközök létrehozása, melyek nem utolsósorban jóval kevesebb energiát is fogyasztanak. Az eszköz nem igazán gitár, de mivel a kutatók ezeket a rendkívül parányi objektumokat azért készítik, hogy a rezgést és a rezonanciát tanulmányozzák, így kézenfekvő, miért élnek zenei hasonlattal.
Nanogitár egy pásztázó elektronmikroszkóp alatt
"Természetes dolog hogy ilyenkor olyan neveket adunk, melyeknek van zenei kötődésük" - mondta Harold Craighead, az alkalmazott és mérnöki fizika professzora, valamint az egyetem Nanotechnikai Központjának társigazgatója. "Vannak parányi rezgő korongjaink, melyekre gyakran dobokként hivatkozunk. Készítettünk egy rúdsorozatot, melyek egymás mellé helyezve egy hárfára vagy xilofonra hasonlítanak, ezeket így is szoktuk emlegetni."
Az elektronikus áramköröktől átvett technikák alkalmazásával a nanogitár és húrjai szilíciumból készültek. A kutatók egy vákuumkamrában "játszanak" gitárjukon, a pengetőt lézer helyettesíti. Amikor a lézer nekiütközik egy húrnak, az a hő hatására rendkívül magas frekvenciákon kezd rezegni, közel 130 ezerszer, azaz 17 oktávval magasabban, mint egy hagyományos gitár.
"Az úgynevezett húrok szabadon mozognak, két végük le van szorítva" - mondta Craighead. "Ez a pengetés lehetővé teszi, hogy a fénnyel rávilágítsunk a húrra, megváltoztatva hőmérsékletét, és olyan terhelést keltsünk, ami mozgásra készteti a húrt. Egy húr különböző mozgatásával vagy különböző húrok mozgatásával olyan hatást érünk el, mintha gitároznánk."
A nanogitár frekvenciái messze túl magasak az emberi fül számára, az egyetemen azonban elektronikusan le tudják csökkenteni ezeket hallható hanggá. A nanogitár és a többi parányi "hangszer" célja nem a zenei ipar meghódítása, még csak nem is a zenélés, sokkal inkább olyan pici eszközök létrehozása, melyek nagyon magas frekvencián képesek rezegni, egyben olcsóbb elektronikákat és energiamegtakarítást eredményeznek.
Nanoxilofon
"Egyike vívmányainknak, hogy megismertük hogyan tudunk a fénnyel rezgést előidézni" - mondta Craighead. "Ez egy alternatív lehetőséget tesz lehetővé, hogy rengeteg apró vezeték segítsége nélkül is párbeszédet teremtsünk egyes eszközök között. Használhatjuk a fénysugarat egy felület letapogatásához vagy dolgok elindításához és a működés ellenőrzéséhez. Jelenleg megpróbáljuk kiszűrni milyen új lehetőségeket tartogat számunkra ez az optikai megoldás, ha mechanikai eszközökkel lép kölcsönhatásba."
Az ilyen magas frekvenciájú nano-objektumok felhasználhatók lehetnek az elektromos áramkörökben, a parányi rezgő nanorudak pedig felválthatják az oszcilláló kvarckristályokat, melyeket a mobiltelefonokban és más vezeték nélküli eszközökben használnak, hely- és energiamegtakarítást érve el. A gyakorlati alkalmazásokhoz azonban jelentős kutatásokra van még szükség.
"Amikor a dolgok összezsugorodnak mechanikai tulajdonságaik is megváltozhatnak" - magyarázta Craighead. "Erősebbé vagy gyengébbé, illetve merevebbé vagy lágyabbá válhatnak. Ezért ki kell kalkulálnunk, hogyan viselkednek az anyagok, mielőtt az alkalmazások megtervezésére koncentrálnánk."
